CN201654213U - 一种软磁材料测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及测量仪器，具体说是一种用于检测软磁材料磁性参数的一种软磁材料测量装置。它主要由励磁电路、可变电容器、双路数据采集器、单片机控制电路、操作键盘和显示器组成的。本实用新型可在几秒钟内一次性完成软磁材料磁性参数如磁滞回线、磁导率、磁损耗的测量计算；其适应范围可由小铁芯至重量达10Kg级以上的铁芯，工作频率范围宽，最大瞬时磁化功率达几十千瓦，并且具有结构紧凑、成本低、自身功耗小的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及测量仪器，具体说是一种用于检测软磁材料磁性参数的一种软磁材料测量装置。
背景技术
目前，用于软磁材料磁性参数检测的测量仪器，其励磁电源多采用音频放大器，磁化功率一般停留在100～200瓦的水平，不适于测量体积和重量较大的样品，而且自身功耗大。另外一种采用短暂的衰减振荡方式对样品进行磁化的测量仪，需要用高性能的数字示波器，其价格昂贵，且测试时调整时间长。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种成本低、测量快捷方便、工作频率范围宽、适应范围广的一种软磁材料测量装置。
为此，本实用新型的技术方案是：一种主要由励磁电路、可变电容器、双路数据采集器、单片机控制电路、操作键盘和显示器组成的软磁材料测量仪，其励磁电路具有配置在试样铁芯T2上的原边励磁线圈N3和副边线圈N4，励磁线圈N3与电流互感器L1输入端及可变电容器Ci串接后并接在高频变压器T1的副边绕组N2上，试样铁芯T2上的副边线圈N4两端接至双路数据采集器的X通道输入端，双路数据采集器Y通道输入端连接电流互感器L1的输出绕组，与可变电容器Ci相并接有继电器开关S1；直流电源E1的正极接开关晶体管VT1的集电极，负极接开关晶体管VT2的发射极，开关晶体管VT1的发射极与开关晶体管VT2的集电极相连，电容C1、C2串联后接至电源E1的正、负极间，高频变压器T1原边绕组N1的两端分别接至开关晶体管VT1发射极与VT2集电极的联接点和电容C1与C2地串接点，其开关晶体管VT1和VT2的基极及可变电容器Ci分别接至单片机控制电路的相应控制端。
本实用新型的技术方案还包括：其励磁电路中的可变电容器Ci由高压电容C3～C13并联组成。
本实用新型可在几秒钟内一次性完成软磁材料磁性参数如磁滞回线、磁导率、磁损耗的测量计算；其适应范围可由小铁芯至重量达10Kg级以上的铁芯，工作频率范围宽，最大瞬时磁化功率达几十千瓦，并且具有结构紧凑、成本低、自身功耗小的特点。
附图说明
图1是本一种软磁材料测量装置电路图；
图2是可变电容器电路图。
具体实施方式
如附图1，本测量仪由电源220V经变压器降压、整流滤波后得到60V直流供电电源E1。开关晶体管VT1、VT2和电容C1、C2及高频变压器T组成DC/AC功率变换器，单片机控制电路控制VT1和VT2的通断，将直流转变为交流信号，为试样铁芯提供交变励磁电流，开关晶体管VT1、VT2采用IGBT。
图2为可变电容器Ci的一个实施例。可变电容器Ci为11个高压电容器C3～C13分别串接继电器开关J1～J11之后并接组成。电容器的容值为C4＝C3/2，C5＝C4/2，……，C13＝C12/2。通过单片机控制电路选通不同的开关，使选定容值的电容器并联，即可得到选定的电容容量，与Ci并联相接的Rm为压敏电阻，额定电压1300V，用于保护高压电容器不致过压击穿。
高频变压器T1的副边输出负载当开关S1断开时为试样铁芯T2的原边励磁线圈与可变电容器Ci串联组成的电路，当开关S1闭合时输出负载为试样铁芯T2的原边励磁线圈。为检测出电路的电流值，在电路中接入电流互感器L1。本测量仪中，试样铁芯T2的原边励磁线圈N3中的电流信号和副边线圈N4中的感生电压信号由双路同步数据采集器RV4000采样，RV4000中有两路独立的A/D数据采集通道和64K数据存贮器，能够以100MHz的采样速度同步采集两路数据并存贮数据。RV4000通过数据通讯接口与单片机进行数据通讯。
本测量仪中单片机为P89C51RD2，显示器为128×64点阵液晶显示器模块。本测量仪的工作原理是，根据设定的试样的工作频率，由单片机产生相应频率的脉宽调制波形，控制作为功率DC/AC变换器开关元件的开关晶体管VT1和VT2的导通与截止，通过高频变压器T1为试样铁芯T2提供交变励磁电流。在被测试样铁芯T2上分别绕有原边励磁线圈和副边线圈。原边励磁线圈作为高频变压器T1的输出负载，原边励磁线圈的电流由电流互感器L1检测，经高速数据采集器反馈给单片机控制器。当电流达不到设定值时，开关S1断开，由单片机控制可变电容器Ci改变其电容值，从而改变由原边励磁线圈和可变电容器组成的串联谐振频率，使谐振频率向励磁电流信号频率靠近，结果使负载的阻抗减少，通过的电流增加。试样铁芯原边励磁线圈中的电流值和副边线圈中的感生电压值分别反映了磁场强度H(t)和磁感应强度B(t)的值，这两个信号由两路高速同步数据采集器RV4000采样，信号波形数据存贮在数据采集器中。单片机对其数据进行分析处理，就可得到试样的磁滞回线、磁导率和磁损耗等磁性参数，在LCD显示器上显示出磁滞回线及其它磁性参数。处理结果数据可通过串行通讯口传送至上位计算机。
Claims (2)
1.一种软磁材料测量装置，主要由励磁电路、可变电容器、双路数据采集器、单片机控制电路、操作键盘和显示器组成，其特征是所述的励磁电路具有配置在试样铁芯T2上的原边励磁线圈N3和副边线圈N4，其励磁线圈N3与电流互感器L1输入端及可变电容器Ci串接后并接在高频变压器T1的副边绕组N2上，其副边线圈N4两端接至双路数据采集器的X通道输入端，双路数据采集器的Y通道输入端连接电流互感器L1的输出绕组，与可变电容器Ci相并接有继电器开关S1；直流电源E1正极接开关晶体管VT1的集电极，负极接开关晶体管VT2的发射极，开关晶体管VT1的发射极与开关晶体管VT2的集电极相连，电容C1、C2串联后接至电源E1的正、负极间，高频变压器T1原边绕组N1的两端分别接至开关晶体管VT1发射极与开关晶体管VT2集电极的联接点和电容C1与C2的串接点；其开关晶体管VT1和VT2的基极及可变电容器Ci分别接至单片机控制电路的相应控制端。
2.根据权利要求1所述的一种软磁材料测量装置，其特征是励磁电路中的可变电容器Ci由数个高压电容C3～C13并联组成。
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2010
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